二元雙折射晶體退偏效應的研究.pdf

1、在偏光應用技術中，退偏與起偏在改變光振動態(tài)勢方面是完全相反的兩個過程。人們對起偏及起偏器件的研究及應用關注較多，對于退偏及其退偏器件的研究則少的多。由于幾乎所有的光探測器都具有偏振敏感性，為了提高測量精度和消除誤差，需要在探測器前加退偏器件來消除探測器的偏振靈敏度?，F(xiàn)在退偏器件已經(jīng)廣泛應用于天文學儀器、激光加工、激光醫(yī)學光纖通訊等光電測量儀器中。 實現(xiàn)退偏的方法主要有多種。主要的實現(xiàn)形式有兩種，即讓偏振光通過散射型介質或通過具有

2、梯度相位差的雙折射材料。對于散射型退偏器件而言光強的透射率較低，所以實際應用中普遍采用雙折射材料制成的的退偏器件。 對晶體退偏理論的研究，國內外查閱的文獻主要是集中于對單晶體的研究以及對Lyot型退偏器件理論和實驗的研究。對于二元雙折射晶體兩晶體光軸夾角一般情況下偏振態(tài)變化的規(guī)律還沒有相關報導。因此二元雙折射晶體的退偏理論和實驗研究對于退偏器件的理論和應用都有一定的參考和借鑒價值。為此本論文對二元雙折射晶體的退偏效應進行了理論和

3、實驗的分析。全文共分四章。 第一章緒論簡要的論述了退偏及其退偏器件的歷史與現(xiàn)狀，介紹了與本論文有關的國內外研究現(xiàn)狀。 第二章介紹了光波偏振度及其退偏方法。介紹了幾種不同偏振光的斯托克斯矢量和各種偏振器件的密勒矩陣；介紹了偏振度的兩種定義以及對退偏度的引入和介紹；簡要介紹了偏振光的相干矩陣；介紹了退偏的幾種方法；對幾種常見的多色光退偏器和單色光退偏器的原理給予了簡單的解釋和說明。 第三章對二元雙折射晶體退偏振理論進

4、行了研究。介紹了楔型晶體退偏器原理；分析了石英旋光退偏振晶體的退偏機理；介紹了二元雙折射晶體退偏振理論：從微積分和矩陣光學出發(fā)，探討了二元雙折射晶體不同光軸夾角時以及不同偏振方向的退偏振情況，并得出了以下結論：①出射光的偏振度與兩晶體的厚度、晶體之間光軸的夾角以及入射光的偏振方向都有關系；②光軸夾角的不同對于出射光的偏振度有一定影響但相對間接；相同的光軸夾角其出射光的偏振度可能不同。③材料的厚度對于出射光的偏振度影響很大，只有晶體材料厚

5、度足夠厚才能保證晶體的延遲足夠大，并保證兩片晶體的延遲差足夠大。影響厚度的一個重要的參數(shù)就是厚度參量X，由定義可以求出對應于某一值X的晶體厚度t=Xhc/2π2△nkT，或者反過來對應于某一偏振度所需的厚度；④晶體材料厚度之比對出射光偏振度也有一定影響。為了得到較小的偏振度，兩晶體厚度延遲不能相同，而應當兩者厚度之比為整數(shù)；本章最后介紹了二元復合延遲型波片的退偏性能：分析了1/4和1/2波片的不同組合對于單色光的退偏性能，得出了以下結論

6、：當光依次通過λ/4波片和λ/2波片時，且λ/4波片和λ/2波片的角速度為ω1∶ω2=1∶n，(n∈N，n＞1，ω1=π/T)時，這束光通過后為非偏振光；而光通過兩1/4波片或1/2波片組合時其出射光的退偏效果則不是很理想，尤其是對于線偏振光而言。 第四章對二元雙折射晶體進行了實驗驗證并對實驗數(shù)據(jù)進行了分析。在實驗誤差范圍內可以看出實驗數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)是吻合的。 本論文的創(chuàng)新之處為：1、以往的研究主要是對單晶體及Lyot型

7、退偏器件進行了理論的描述。本論文則是用微積分和矩陣光學的方法對二元雙折射晶體退偏性能進行了更為詳盡的描述，并利用實驗的方法對部分理論進行了驗證。是對以往工作的概括、擴展和突破。結果對于研制和分析二元雙折射晶體退偏器件有一定的指導和借鑒意義。 2、對二元復合延遲型波片的退偏性能進行了理論分析，特別是對1/2和1/4波片的不同組合的對單色光退偏性能進行了闡述，并利用實驗的方法進行了驗證。是對該類型退偏器件的一個補充和發(fā)展。